Линии аналоговой задержки является сеть из электрических компонентов , соединенных в каскад , где каждый отдельный элемент создает разницу во времени между его входом и выходом. Он работает с аналоговыми сигналами , амплитуда которых постоянно изменяется. В случае периодического сигнала разница во времени может быть описана как изменение фазы сигнала. Одним из примеров аналоговой линии задержки является устройство типа " ведро" . [1]
Другие типы линий задержки включают акустические (обычно ультразвуковые ), магнитострикционные и поверхностно-акустические устройства. Последовательность цепей резистор-конденсатор ( RC-цепи ) может быть соединена каскадом для формирования задержки. Длинная линия передачи также может обеспечивать элемент задержки. Время задержки аналоговой линии задержки может составлять всего несколько наносекунд или несколько миллисекунд, ограниченное практическим размером физической среды, используемой для задержки сигнала, и скоростью распространения импульсов в среде.
Аналоговые линии задержки применяются во многих типах схем обработки сигналов; например, телевизионный стандарт PAL использует аналоговую линию задержки для хранения всей строки развертки видео . Акустические и электромеханические линии задержки используются для обеспечения эффекта « реверберации » в усилителях музыкальных инструментов или для имитации эха. В высокоскоростных осциллографах используется аналоговая линия задержки, позволяющая наблюдать формы сигналов непосредственно перед некоторым событием запуска.
С ростом использования методов цифровой обработки сигналов цифровые формы задержки становятся практичными и устраняют некоторые проблемы, связанные с рассеянием и шумом в аналоговых системах.
История [ править ]
Индуктор - конденсатор сеть лестницы была использована в качестве аналоговых линий задержки в 1920 - х годах. Например, патент на гидролокатор Фрэнсиса Хаббарда был подан в 1921 году. [2] Хаббард называл это искусственной линией передачи . В 1941 году Джеральд Тоуни из компании Sperry Gyroscope подал заявку на патент на компактную упаковку лестничной цепи индуктор-конденсатор, которую он явно назвал линией временной задержки . [3]
В 1924 году Роберт Мэтис из Bell Telephone Laboratories подал широкий патент, охватывающий практически все электромеханические линии задержки, но с акцентом на акустические линии задержки, в которых столб воздуха, ограниченный трубой, служил механической средой, а телефонная трубка на одном конце и телефон. передатчик на другом конце служил электромеханическими преобразователями. [4] Матес был мотивирован проблемой подавления эха на междугородных телефонных линиях, и его патент четко объяснил фундаментальную взаимосвязь между цепями индуктивности и конденсатора и механическими упругими линиями задержки, такими как его акустическая линия.
В 1938 году Уильям Спенсер Персиваль из Electric & Musical Industries (позже EMI ) подал заявку на патент на акустическую линию задержки, использующую пьезоэлектрические преобразователи и жидкую среду. Он использовал воду или керосин с несущей частотой 10 МГц с несколькими перегородками и отражателями в резервуаре задержки, чтобы создать длинный акустический путь в относительно небольшом резервуаре. [5]
В 1939 году Лоренс Хаммонд применил электромеханические линии задержки к проблеме создания искусственной реверберации для своего органа Хаммонда . [6] Хаммонд использовал винтовые пружины для передачи механических волн между преобразователями звуковой катушки .
Проблема подавления многолучевых помех при телевизионном приеме побудила Кларенса Ханселла из RCA использовать линии задержки в своей патентной заявке 1939 года. Для этого он использовал «кабели задержки», относительно короткие отрезки коаксиального кабеля, используемые в качестве линий задержки, но он признал возможность использования магнитострикционных или пьезоэлектрических линий задержки. [7]
К 1943 году были разработаны компактные линии задержки с распределенной емкостью и индуктивностью. Типичные ранние конструкции предусматривали наматывание изолированного эмалированного провода на изолирующий сердечник с последующим окружением его заземленной проводящей оболочкой. В том же году Ричард Нельсон из General Electric подал патент на такую линию. [8] Другие сотрудники GE, Джон Рубель и Рой Трэлл, пришли к выводу, что изолированный провод может быть намотан на проводящую жилу для достижения того же эффекта. [9] Большая часть разработки линий задержки во время Второй мировой войны была мотивирована проблемами, возникшими в радиолокационных системах.
В 1944 году Мэдисон Г. Николсон подал заявку на общий патент на магнитострикционные линии задержки. Он рекомендовал их использовать для приложений, требующих задержки или измерения интервалов в диапазоне времени от 10 до 1000 микросекунд. [10]
В 1945 году Гордон Д. Форбс и Герберт Шапиро подали патент на ртутную линию задержки с пьезоэлектрическими преобразователями . [11] Эта технология линии задержки будет играть важную роль, служа основой памяти линии задержки, используемой в нескольких компьютерах первого поколения .
В 1946 году Дэвид Аренберг подал патенты на использование пьезоэлектрических преобразователей, прикрепленных к монокристаллическим сплошным линиям задержки. Он попытался использовать кварц в качестве замедлителя и сообщил, что анизотропия кристаллов кварца вызывает проблемы. Он сообщил об успехе с монокристаллами бромида лития , хлорида натрия и алюминия . [12] [13] Арленберг разработал идею сложного 2- и 3-мерного сворачивания акустического пути в твердой среде, чтобы упаковать большие задержки в компактный кристалл. [14] Линии задержки, используемые для декодирования PALтелевизионные сигналы следуют схеме этого патента, используя кварцевое стекло в качестве среды вместо монокристалла.
См. Также [ править ]
- Цифровая линия задержки
- Память линии задержки
- Задержка распространения
- Устройство с зарядовой связью
Ссылки [ править ]
- ↑ JB Calvert (13 января 2002 г.). «Аналоговые устройства задержки» . Проверено 28 января 2012 года .
- ^ Фрэнсис А. Хаббард, Система определения направления распространения волновой энергии, Патент США 1641432 , выдан 6 сентября 1927 г.
- ^ Герельд Л. Тоуни, Электрическая линия задержки времени, патент США 2390563 , выдан 11 декабря 1945 г.
- ^ Роберт С. Мэйтс волновая система передачи, патент США 1696315 , выданный 25 декабря, 1928.
- ↑ Уильям С. Персиваль, Устройство задержки для использования при передаче колебаний, Патент США 2263902 , 25 ноября 1941 г.
- ^ Laurens Hammond, Электрический музыкальный инструмент, патент США 2230836 , выданные 4 февраля 1941.
- ^ Кларенс В. Ханселл, Метод и средства для уменьшения множественных сигналов, Патент США 2310692 , выданный 9 февраля 1943 г.
- ^ Ричард Б. Нельсон, Искусственная линия передачи, патент США 2420,559 , выданный 13 мая 1947 г.
- ↑ Джон Х. Рубель и Рой Э. Трэлл, Регулируемая линия задержки, Патент США 2467857 , выдан 19 апреля 1949 г.
- ↑ Мэдисон Г. Николсон младший, Устройство задержки времени, патент США 2401094 , выданный 28 мая 1946 г.
- ^ Гордон Д. Форбс и Герберт Шапиро, Линия передачи, Патент США 2423306 , выданный 1 июля 1947 г.
- ^ Дэвид Л. Аренберг, задержка Значит, патент США 2512130 , выданный 20 июня 1950 года.
- ^ Дэвид Л. Arlenberg, сжимающие Волновые средства задержки, патент США 2505515 , выданный 25 апреля 1950 года.
- ^ Дэвид Л. Аренберг, Solid Line Delay, патент США 2624804 , выданном 6 января 1953.
